星球們的狂野天氣

閆雪

地球天氣最溫和

你可能覺得地球上有些地方或有些時候的天氣很惡劣，但無論你現(xiàn)在在地球何處，至少相對于太陽系的其他星球，地球擁有的氣候條件已經(jīng)算是最好的了。

地球之所以會有最好的天氣，那是因為地球自身擁有很多獨特的特征：它的大小，它與太陽的距離，它的軸傾斜、軌道和旋轉(zhuǎn)周期，以及它的化學(xué)成分。而地球上的很多天氣類型基本上可以用一個詞來概括：“水形式”（各種水參與的形式）。同時，還有大氣層和磁場保護人們免受太陽劇烈輻射的傷害。種種特點創(chuàng)造了獨一無二的地球，也使得地球上的天氣比一些行星鄰居溫和得多。

太陽系中每一顆行星的天氣都受到很多因素影響，但它們都有一個共同的影響因素：太陽。日光層是太陽大氣層的一部分，它的影響范圍很廣，最遠甚至可達冥王星周邊，因此地球和其他行星會有一些相同的氣候。

比如，2014年，美國宇航局戈達德太空飛行中心的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種現(xiàn)象，地球上一些比較常見的天氣在金星也有，不過卻是劇烈版本的。一種被稱為熱流異常（HFA）的太陽風(fēng)，由爆炸產(chǎn)生的巨大能量造成。這種太陽風(fēng)在地球上受到磁層影響而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然而，金星沒有磁層，所以爆炸的能量可以“覆蓋”整個金星。

現(xiàn)在，人類正在探索火星等其他星球氣候的詳細模式，也許了解其他星球上類似的天氣，有助于我們預(yù)測和應(yīng)對地球的氣候變化。

那么，其他星球的奇怪天氣都有哪些呢？

木星大紅斑

太陽系中最大的行星——木星有一個明顯的特征，即位于南赤道帶以南約23度的地方存在著一個大風(fēng)暴，俗稱“大紅斑”。令人震驚的是，大紅斑的肆虐已經(jīng)超過400年，它分布在高空中，比周圍的云層溫度低得多。它以逆時針的方向旋轉(zhuǎn)，完成一個完整的旋轉(zhuǎn)需要6個地球日，目前大紅斑寬度相當于2個地球。其實，在過去100年里大紅斑的規(guī)模已經(jīng)縮小了一半。

大紅斑和地球上的風(fēng)暴不同。地球臺風(fēng)在登陸后，受到阻力影響會漸漸減弱，然后消失。然而，木星內(nèi)產(chǎn)生的熱量會不斷補充給大紅斑，加上木星是氣態(tài)星球，這些條件導(dǎo)致大紅斑肆無忌憚地在木星上肆虐。

木星的大氣層由云帶組成，會因為環(huán)繞整個木星的高空急流系統(tǒng)而發(fā)生旋轉(zhuǎn)。與大紅斑北面相接的是一股東向急流，而與南部相接的是一股西向急流，它們共同作用，維持大紅斑的形狀，大紅斑外圍四周是強勁的狂風(fēng)，但中心是小風(fēng)。

大紅斑的顏色可能是由硫酸化合物引起的，能從白色變成暗紅色，有時卻是不可見的。這些顏色的變化似乎和南赤道帶的顏色變化相對應(yīng)，但卻是無法預(yù)測的。

火星上的沙塵暴

當說到地球的沙漠，我們的腦海里隨之出現(xiàn)的畫面似乎就是黃沙滾滾的沙塵暴了。類似地，在火星這顆紅色的星球，氣候極度干燥，到處都是灰塵和巖石，而它的沙塵暴可以持續(xù)幾個星期！

這些沙塵暴發(fā)展得很快，可以覆蓋火星的大部分地區(qū)。因為火星大氣非常稀薄，太陽照到大氣層時，空氣中的細微顆粒會隨著大氣層的升溫而飄浮上升。

火星稀薄的大氣層根本無法保存熱量，加上其軌道是偏心橢圓形的，因此它的氣溫相當極端——近日點和遠日點之間的溫差達到約170℃，溫度可以低至-143℃（冬天），也可以高達35℃（夏天）?；鹦堑南奶欤簿褪菬崃颗腔苍诔嗟乐苓厱r，沙塵暴更容易形成。

土星的六角形急流和鉆石雨

在地球上，數(shù)條圍繞地球的強而窄的高空急流帶，集中在對流層頂，在中高緯度西風(fēng)帶內(nèi)或在低緯度地區(qū)都可出現(xiàn)。高空急流一般是圓形的，但土星喜歡特立獨行。

1980年，美國的“旅行者1號”探測器在太空執(zhí)行任務(wù)時，在土星的北極發(fā)現(xiàn)了一件有趣的事：這里被一個高空急流包圍著，而該急流并不是常見的圓形急流，而是六角形的。它的直徑約3萬千米，大到足以裝進4個地球。當然，高空急流圍繞著一個漩渦中心來旋轉(zhuǎn)，速度和土星旋轉(zhuǎn)速度相同（土星的一天大約有10.5小時）。

英國牛津大學(xué)的物理學(xué)家在實驗室里模擬了這個六角形急流形成的過程：以一個圓柱形狀的水流作為土星的大氣，在它的內(nèi)部有一個環(huán)形流，代表著高空急流。圓柱形狀的水流放置在可旋轉(zhuǎn)的桌子上，內(nèi)部的環(huán)形流旋轉(zhuǎn)的速度比水流快。旋轉(zhuǎn)的速度越快，環(huán)形流就變得越不圓了。旋轉(zhuǎn)的水流和環(huán)形流之間的差異，再加上速度的差異，就會出現(xiàn)不同的形狀。因此，研究人員認為，土星的六邊形高速急流與土星獨特的大氣有關(guān)。

除了六角形急流，土星還有一個特點——天上掉下鉆石雨。一些研究人員認為，土星的閃電風(fēng)暴可能會導(dǎo)致鉆石的沉淀，沉淀的鉆石重量達每年100萬千克。雷電轟擊大氣中的甲烷，釋放其中的碳原子，接著這些碳原子粘在一起，向土星的核心區(qū)漂移。在溫度和壓力作用下，碳被壓縮成石墨和鉆石，鉆石的直徑最終可達到1厘米。然而，當鉆石到達核心區(qū)時，會在7727℃的高溫下被熔化掉。

海王星的無敵強勁風(fēng)

太陽系中最外圍的行星有一些非常極端的天氣，比如距離太陽最遠，太陽系最冷的天體之一的海王星，云頂表面的溫度低于-200℃。但這不算什么，真正令天文學(xué)家印象深刻的是它那里的風(fēng)。海王星是太陽系狂風(fēng)的樂園，這里的風(fēng)速最高可超過2100千米/小時——大概是戰(zhàn)斗機的速度。相比之下，地球上的最快風(fēng)速一般為400千米/小時。

這些強風(fēng)和海王星的旋轉(zhuǎn)方向相反。產(chǎn)生強風(fēng)的原因，天文學(xué)家們有兩種觀點。一種觀點是，這些強風(fēng)通常都是盤旋在大氣層的高空中，風(fēng)的厚度小于1000千米，這意味著，產(chǎn)生這些風(fēng)的過程發(fā)生在海王星高空，可能是由于大氣中水分的冷凝和蒸發(fā)作用引起的。另一種觀點是，這些過程發(fā)生在較低大氣層中，由于海王星內(nèi)部熱量遇到表面上的極端低溫，巨大溫差導(dǎo)致核心區(qū)收縮，從而產(chǎn)生風(fēng)。如果風(fēng)在大氣層下方也盛行，它們也可能是強風(fēng)。因為海王星的表面，沒有任何東西來減慢風(fēng)的速度。

木星的極光

地球上的極光是那么美麗，吸引人們的關(guān)注。其實木星也有極光，而且極光本身比整個地球還要大。這些極光的功率可達100萬兆瓦。

地球上的極光是由太陽風(fēng)暴造成的，但是木星的極光是自我生成。當木星旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生電，并將帶電粒子（離子）注入到大氣中，造成了一種反應(yīng)，產(chǎn)生了美麗的極光。而極光的離子源可能來自于木星的衛(wèi)星木衛(wèi)一，但科學(xué)家們還不知道它們是如何被木星利用的。

拓展閱讀

太陽和日光層觀測臺（SOHO）

發(fā)射時間：1995年

在地球周圍的暈軌道附近執(zhí)行任務(wù)。人們讓它來探測太陽，但它也發(fā)現(xiàn)2000多顆彗星。

斯皮策空間望遠鏡（SST）

發(fā)射時間：2003年

它的軌道非常獨特——躲在地球的后面，與地球保持同樣的角速度繞太陽旋轉(zhuǎn)。斯皮策空間望遠鏡發(fā)現(xiàn)了褐矮星（非常小的恒星）的天氣情況。

級聯(lián)小衛(wèi)星和電離層的極地探險家（CASSIOPE）

發(fā)射時間：2013年

這是一個特別設(shè)計的小衛(wèi)星，用來收集太陽風(fēng)暴影響地球的數(shù)據(jù)，比如太陽在地球大氣層制造的極光以及對電磁的干擾。

全球降水觀測（GPM）

發(fā)射時間：2014年

為人們提供臺風(fēng)、暴雨或者大雪的4D圖。為長期的氣候研究和日常天氣預(yù)報服務(wù)。

深空氣候觀測臺衛(wèi)星（DSCOVR）

發(fā)射時間：2015年

主要用來監(jiān)測有可能對地球造成破壞的太空天氣，如太陽耀斑。